(57)【要約】【課題】本発明は、１３３℃前後の動作温度を有し、製造性と耐久性に優れた可溶合金および温度ヒューズを提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、４３．５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下のＳｎと、０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下のＩｎを含み、残部がＢｉと不可避的な不純物とからなることを特徴とする可溶合金を用いたヒューズエレメントと、ヒューズエレメントに接続される一対の電気端子２、３と、少なくとも前記ヒューズエレメントを格納するケース８であって、前記ケース８の両端面が相互に非平行である構成とする。【選択図】図８
2005129432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可溶合金により形成されたヒューズエレメントと、
前記ヒューズエレメントに接続される一対の電気端子と、
少なくとも前記ヒューズエレメントを格納するケースであって、前記ケースの両端面が相互に非平行であることを特徴とする温度ヒューズ。
【請求項２】
前記相互に非平行であるケースの両端面は、前記電気端子の突出する面とこれと対向する面であることを特徴とする請求項１に記載の温度ヒューズ。
【請求項３】
前記相互に非平行であるケースの両端面の少なくとも一部に切り欠き部が設けられたことを特徴とする請求項１乃至２に記載の温度ヒューズ。
【請求項４】
前記相互に非平行であるケースの両端面の少なくとも一方が、前記電気端子の突出方向に対して非垂直であることを特徴とする請求項１〜３いずれか１に記載の温度ヒューズ。
【請求項５】
前記ケースの電気端子の突出方向に沿った側断面が、略台形となることを特徴とする請求項１〜４いずれか１に記載の温度ヒューズ。
【請求項６】
前記ケースの電気端子の突出方向に沿った側面において、最長部と最短部が存在することを特徴とする請求項１〜５いずれか１記載の温度ヒューズ。
【請求項７】
前記温度ヒューズが、前記ケースにおける対向する両端面から前記一対の電気端子が突出するアキシャルタイプであることを特徴とする請求項１〜６いずれか１記載の温度ヒューズ。
【請求項８】
前記ケースの任意の面から前記一対の電気端子が突出するラジアルタイプであることを特徴とする請求項１〜６いずれか１記載の温度ヒューズ。
【請求項９】
前記ケース内であって、前記ヒューズエレメントに接した状態でフラックスが封入されていることを特徴とする請求項１〜８いずれか１記載の温度ヒューズ。
【請求項１０】
前記ケースが透過性を有し、内部に封入されたフラックスが色味を有することを特徴とする請求項９に記載の温度ヒューズ。
【請求項１１】
前記可溶合金が、４３．５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下のＳｎと、
０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下のＩｎを含み、
残部がＢｉと不可避的な不純物とからなる可溶合金であることを特徴とする請求項１〜１０いずれか１記載の温度ヒューズ。
【請求項１２】
４３．５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下のＳｎと、
０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下のＩｎを含み、
残部がＢｉと不可避的な不純物とからなり、溶融温度が１２８℃〜１３８℃であることを特徴とする可溶合金。
【請求項１３】
４３．５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下のＳｎと、
０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下のＩｎを含み、
残部がＢｉと不可避的な不純物とからなり、溶融温度が１２８℃〜１３８℃である可溶合金を板状体もしくは棒状体もしくは線状体にして形成されたことを特徴とするヒューズエレメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異常過熱や過電流などによる電子機器などの故障などを防止するのに好適に用いられるヒューズ用の可溶合金および温度ヒューズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話などに用いられる電池や各種の電子機器における異常発熱などによる、機器の故障などの発生を未然防止するために、電池や電子機器内部に温度ヒューズを実装することが求められるようになってきている。例えば、電池において、何らかの事情により正極と負極がショートすると急激な放電が起こる。この放電により電池は急激に発熱する。この発熱により電池やその周辺に存在する電子部品などが故障したり動作不良が生じたりする。充電器や電池アダプタなどにおいても、発熱などで温度上昇が生じることがあるため、これら充電器やアダプタなどに温度ヒューズを実装することが求められている。
【０００３】
温度ヒューズは、所定温度に達すると溶断する可溶合金からなるヒューズエレメントの両端に端子部を設け、その端子部が回路の配線上の一部に接続されている。回路などが異常発熱を起こした際に、ヒューズエレメントがその異常発熱による温度で溶断する。ヒューズエレメントの溶断により、導電が遮断され、電池や他の部品へのダメージが回避される。
【０００４】
ここで、温度ヒューズが導電を遮断する温度は、ヒューズエレメントを構成する可溶合金の溶融温度により定まるため、温度ヒューズの動作温度を決定するには、可溶合金の溶融温度を調整することが必要となる。従来１００℃前後で動作する温度ヒューズが求められることが多かったが、近年、充電器やアダプタなどにも安全対策としての温度ヒューズが求められる様になっており、これらに最適な動作温度として、すなわち可溶合金の溶融温度として１３３℃前後の可溶合金および温度ヒューズ
が求められることが増加している。
【０００５】
また、従来のヒューズエレメントを構成する可溶合金にはＰｂなどの環境負荷物質が含まれている場合が多かった。このため、従来は環境負荷物質であるＰｂを用いない可溶合金として、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂｉの各元素が用いられた２元系、３元系の可溶合金が用いられていた（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
図１５は従来の技術におけるアキシャルタイプの温度ヒューズの断面図、図１６が従来の技術におけるラジアルタイプの温度ヒューズの斜視図である。図１４には、いわゆるアキシャルタイプの温度ヒューズが表されており、図１５にはいわゆるラジアルタイプの温度ヒューズが表されている。
【０００７】
１００はアキシャルタイプの温度ヒューズであり、１０１はケース、１０２はヒューズエレメント、１０３はフラックス、１０４は電気端子、１０５は封止材、１０６はラジアルタイプの温度ヒューズである。ケース１０１の内部に可溶合金から形成されたヒューズエレメント１０２が収納され、収納されたヒューズエレメント１０１の両端には電気端子１０４が接続されている。電気端子１０４はリード端子などからなるものである。ケース１０１の両端は樹脂などの封止材１０５で封止され、ヒューズエレメントが溶断した場合でもその溶融した可溶合金がケース外部へ流れ出すのを防いでいる。またフラックス１０３はヒューズエレメント１０２を覆うように配置され、溶断性能を向上させる。
【０００８】
ラジアルタイプの温度ヒューズ１０６も同様であって、ケース１０１の中にヒューズエ
レメント、フラックスが収納され、ヒューズエレメント１０２に電気端子１０４が接続されており、収納するために設けられていた開口部が封止材１０５で封止されている。
【特許文献１】特開２００３−８２４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、Ｐｂを回避するためにＩｎ、Ｓｎ、Ｂｉの各元素が用いられた２元系、３元系の可溶合金の従来の組成比では溶融温度が低く、照明機器などで求められる１３３℃の動作温度を有する温度ヒューズが構成できない問題があった。
【００１０】
また、従来の温度ヒューズは直方体や立方体形状あるいは両端が垂直な円柱状のケースにヒューズエレメントを格納して構成されていたが、この場合にはケースの開口部を封止する際の工数がかかって耐久性が低下し素子のばらつきが多くなる問題があった。特に、開口部が垂直に切り立った状態であるために、封止材による封止においては封止材を差し込んだり、多目の封止材を吐出して塗布したりの必要があり、作業に大きな時間が掛かってしまう。また、封止材がケース外部に余分にあふれることが多く、熱膨張率の高い封止材により温度上昇時にケースや電気端子に余分なストレスをかけてしまい、本来の溶断温度における動作を妨げるなどの問題があり、可溶合金の性能が達成できているにもかかわらず、目的とする１３３℃前後の動作温度を持つ温度ヒューズを実現できないなどの問題があった。
【００１１】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、環境負荷物質であるＰｂを使わず、溶融温度が１３３℃前後であるヒューズ用の可溶合金、およびこの可溶合金を用いた温度ヒューズであって、耐久性を高め、ばらつきを抑えた温度ヒューズを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、４３．５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下のＳｎと、０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下のＩｎを含み、残部がＢｉと不可避的な不純物とからなる構成とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、環境負荷物質であるＰｂを用いず、近年求められている１３３℃前後の溶融温度を有する可溶合金、ならびにこの可溶合金から形成されるヒューズエレメントが実現される。
【００１４】
また、温度ヒューズのケースの端面をそれぞれ非平行として、更に長手方向に対して非垂直とすることで、ケース両端に形成される開口部が斜め形状となって、これを封止する際にディスペンサを用いることができるようになる。これにより、封止工程が簡略化されるため、封止精度が向上し耐久性も向上する。また、封止工程の簡略化により素子ばらつきも低下する。
【００１５】
また、封止材の侵入量の割合を規定することで、封止材の熱膨張によりケース内部のヒューズエレメントに対する悪影響が生じるのを防止することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の請求項１に記載の発明は、可溶合金から形成されたヒューズエレメントと、ヒューズエレメントに接続される一対の電気端子と、少なくともヒューズエレメントを格納するケースであって、ケースの両端面が相互に非平行であることを特徴とする温度ヒューズであって、１３３℃前後で動作する温度ヒューズであると共に、樹脂などの封止材が余分にケース外部にあふれ出ない温度ヒューズとすることができる。
【００１７】
本発明の請求項２に記載の発明は、相互に非平行であるケースの両端面は、電気端子の突出する面とこれと対向する面であることを特徴とする請求項１に記載の温度ヒューズであって、開口部を封止する作業効率を向上させると共に、封止材がケース外部にあふれることを低減できる作用を有する。
【００１８】
本発明の請求項３に記載の発明は、相互に非平行であるケースの両端面の少なくとも一部に切り欠き部が設けられたことを特徴とする請求項１乃至２に記載の温度ヒューズであって、開口部を封止する封止材のあふれをより少なくすることができる。
【００１９】
本発明の請求項４に記載の発明は、相互に非平行であるケースの両端面の少なくとも一方が、電気端子の突出方向に対して非垂直であることを特徴とする請求項１〜３いずれか１に記載の温度ヒューズであって、開口部を封じる際に封止材を吐出する吐出器をケースの長手方向に対して垂直に当てることが可能となって、封止作業効率が上がり、少ない封止材で封止することができる。
【００２０】
本発明の請求項５に記載の発明は、ケースの電気端子の突出方向に沿った側断面が、略台形となることを特徴とする請求項１〜４いずれか１に記載の温度ヒューズであって、開口部を封じる際に封止材を吐出する吐出器をケースの長手方向に対して垂直に当てることが可能となって、封止作業効率が上がり、少ない封止材で封止することができる。
【００２１】
本発明の請求項６に記載の発明は、ケースの電気端子の突出方向に沿った側面において、最長部と最短部が存在することを特徴とする請求項１〜５いずれか１記載の温度ヒューズであって、開口部を斜めに切られた形状とすることで、封止材の封止作業効率を向上し、封止材あふれを防止することができる。
【００２２】
本発明の請求項７に記載の発明は、温度ヒューズが、ケースにおける対向する両端面から一対の電気端子が突出するアキシャルタイプであることを特徴とする請求項１〜６いずれか１記載の温度ヒューズであって、１３３℃前後の動作温度をもった耐久性の高いアキシャルタイプヒューズを提供することができる。
【００２３】
本発明の請求項８に記載の発明は、ケースの任意の面から一対の電気端子が突出するラジアルタイプであることを特徴とする請求項１〜６いずれか１記載の温度ヒューズであって、１３３℃前後の動作温度をもった耐久性の高いラジアルタイプヒューズを提供することができる。
【００２４】
本発明の請求項９に記載の発明は、ケース内であって、ヒューズエレメントに接した状態でフラックスが封入されていることを特徴とする請求項１〜８いずれか１記載の温度ヒューズであって、ヒューズエレメントの溶断での分離を促進する作用を有する。
【００２５】
本発明の請求項１０に記載の発明は、ケースが透過性を有し、内部に封入されたフラックスが色味を有することを特徴とする請求項９に記載の温度ヒューズであって、フラックスの封入量による自動の良品判定が画像認識を用いて可能となる。
【００２６】
本発明の請求項１１に記載の発明は、可溶合金が、４３．５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下のＳｎと、０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下のＩｎを含み、残部がＢｉと不可避的な不純物とからなる可溶合金であることを特徴とする請求項１〜１０いずれか１記載の温度ヒューズであって、１３３℃前後で適切に溶断動作する温度ヒューズを得ることができる。
【００２７】
本発明の請求項１２に記載の発明は、４３．５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下のＳｎと、
０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下のＩｎを含み、
残部がＢｉと不可避的な不純物とからなり、溶融温度が１２８℃〜１３８℃であることを特徴とする可溶合金であって、１２８℃〜１３８℃の溶融温度を有しており、１３３℃前後で動作する温度ヒューズに最適な可溶合金を得ることができる。
【００２８】
本発明の請求項１３に記載の発明は、４３．５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下のＳｎと、０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下のＩｎを含み、残部がＢｉと不可避的な不純物とからなり、溶融温度が１２８℃〜１３８℃である可溶合金を板状体もしくは棒状体もしくは線状体にして形成されたことを特徴とするヒューズエレメントであって、１３３℃前後で溶断するのに最適なヒューズエレメントを得ることができる。
【００２９】
以下、図面を用いて説明する。
【００３０】
（実施の形態１）
はじめに、可溶合金の溶融温度と液相化温度、固相化温度の関係について説明する。可溶合金が加熱され溶融する場合、一般的には固相、固液共存相、液相の順に相状態が変化していく。ここで、固相と固液共存相との境界温度が固相化温度である。また、固液共存相と液相との境界温度が液相化温度である。可溶合金の溶融温度は、これら固相化温度と液相化温度の間のいずれかに存在する。特に、実際の溶融温度は固相化温度と液相化温度の間であって、更に液相化温度の近傍に存在する。なお、この固相化温度と液相化温度の差分が大きければ、溶融温度のばらつきが多くなり、差分が小さい場合はばらつきが少なくなって、信頼性や寿命が高まる。
【００３１】
図１は本発明の実施の形態１における３元組成図である。図１にはＩｎとＳｎとＢｉの３元関係が表されており、図中の三角形の各辺に記載の数字は各元素のｗｔ％が記されている。図１に向かってみた場合の三角形の底辺に記載の数字はＢｉのｗｔ％数値であり、向かって右辺の数字はＳｎのｗｔ％の数値であり、向かって左辺の数字はＩｎのｗｔ％の数値である。三角形の内部に記載の破線はこれらｗｔ％数値について元素毎に結ばれた線である。３元組成図中の実線により囲まれハッチングが施された部分が、本発明の可溶合金の組成比率を満たす部分である。
【００３２】
本発明の可溶合金は不可避不純物を除けばＩｎ（インジウム）、Ｓｎ（スズ）、Ｂｉ（ビスマス）の３元素からなる３元系合金である。まず、可溶合金にこれら、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂｉの３元素を用いた理由について説明する。
【００３３】
まず、Ｉｎを用いるのは、Ｉｎが可溶合金の融点を低下させる効果が大きいからである。通常の単体の金属は融点が非常に高く、溶断により導通を遮断するという温度ヒューズの目的には適当でない。可溶合金の融点はある程度以下には下げる必要があり、Ｉｎはこの可溶合金の融点を低下させる効果が大きいために、可溶合金を形成するに際しては非常に適当な金属元素である。このため、溶融温度を低くしたい場合には、Ｉｎの組成比率を高くすればよく、溶融温度を高くしたい場合には、Ｉｎの比率を低くしておけばよい。
【００３４】
次にＳｎは他の元素であるＺｎやＩｎと混合しやすく、均一な合金形成にとって好適な元素である。さらにＳｎを含有させると可溶合金の濡れ性が高まるという効果もある。可溶合金の濡れ性が高まると、塗布などに適切であり、圧延などで伸ばす場合にも適切となる。このことから非常に適当な金属元素である。また、Ｓｎは非常に廉価な金属であり、可溶合金の低コスト化を進めるためには、可溶合金の主成分として適した金属である。
【００３５】
Ｂｉは、Ｉｎと同様に可溶合金の融点を下げる効果があり、可溶合金の溶融温度を目標とする１３３℃前後の温度に調整することが可能だからである。
【００３６】
次に、本発明の可溶合金の組成比率を、Ｉｎが０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下、Ｓｎが４３．５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下、残部がＢｉと不可避不純物であるとした理由について説明する。
【００３７】
まず、Ｉｎを０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下とした理由について説明する。Ｉｎをまったく含まないとすると、可溶合金の融点を低下させる効果が非常に弱まるため、目標とする１３３℃前後の溶断温度が達成できないことになる。逆に５ｗｔ％より大きくすると可溶合金の液相と固相の温度差が大きくなりすぎて、溶断温度のピークが複数となったり溶断のばらつきが大きくなりすぎたりする。
【００３８】
次にＳｎを４３．５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下とした理由について説明する。Ｓｎが４３．５ｗｔ％未満の時には固相と液相の温度差が大きくなりすぎて、溶断のばらつきが大きくなる。逆に５０ｗｔ％より大きい場合には軟性がなくなり、線状にした場合に硬くて折れてしまう問題があり加工性がわるい。
【００３９】
またＩｎはＳｎに比べてコストが高いため、Ｉｎの比率が低いほうがコスト低減にもつながるメリットがある。
【００４０】
またＢｉについてはＩｎとＳｎの組成比の残部の比率となり、目的の溶融温度を達成することができる。
【００４１】
以上の組成比より、目的とする１３３℃前後、より詳細には１２８℃〜１３８℃の溶融温度を持つ可溶合金を形成することができるようになる。
【００４２】
なお、ここで不可避的な不純物とは、製造時に混入を完全には防止できない他の元素や、溶融時に生じる酸化物などである。不可避的な不純物である混入の可能性のある他の元素としては、例えばＡｌ、Ａｇ、Ｓｂ、Ａｓ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｂｉなどがある。
【００４３】
次に、実際に可溶合金のサンプルを作製し実験を行った実施例に関して説明し、本発明に係る可溶合金の特性を明確にする。
【実施例１】
【００４４】
可溶合金を所定の組成比率に従い作成し、サンプルとしてこの可溶体によるヒューズエレメントを用いた温度ヒューズを実際に作製した。
【００４５】
作製に当たっては、まず純度９９．９９％以上のＩｎ、純度９９．９９％以上のＳｎ、純度９９．９９％以上のＢｉを、それぞれのサンプルに規定された重量比を秤量して、溶融炉に投入した。溶融炉中で各金属が完全に溶融するまで、十分な時間をもって溶融させる。溶融が進んだ段階で、攪拌も行い分布の均一な合金を作製する。十分に攪拌溶融された後に、常温で十分な時間をかけて冷却して、可溶合金のサンプルを得た。得られた可溶合金については、その固相化温度、液相化温度、その差分を測定して、所望の溶融温度ならびに溶融性能を有しているかを確認実験した。これらの確認実験には、セイコーインスツルメンツ株式会社製のＤＳＣ（示差走査熱量計）を用いた。
【００４６】
サンプル１はＩｎが２．５ｗｔ％、Ｓｎが４０ｗｔ％、Ｂｉが５７．５ｗｔ％の組成比で作製された可溶合金である。
【００４７】
サンプル２はＩｎが２．５ｗｔ％、Ｓｎが４３．５ｗｔ％、Ｂｉが５４ｗｔ％の組成比で作製された可溶合金である。
【００４８】
サンプル３はＩｎが２．５ｗｔ％、Ｓｎが５０．０ｗｔ％、Ｂｉが４７．５ｗｔ％の組成比で作製された可溶合金である。
【００４９】
サンプル４はＩｎが５．０ｗｔ％、Ｓｎが４３．５ｗｔ％、Ｂｉが５１．５ｗｔ％の組成比で作製された可溶合金である。
【００５０】
サンプル５はＩｎが５．０ｗｔ％、Ｓｎが４８．０ｗｔ％、Ｂｉが４７．０ｗｔ％の組成比で作製された可溶合金である。
【００５１】
サンプル６はＩｎが５．０ｗｔ％、Ｓｎが５０．０ｗｔ％、Ｂｉが４５．０ｗｔ％の組成比で作製された可溶合金である。
【００５２】
サンプル７はＩｎが６．０ｗｔ％、Ｓｎが４８．０ｗｔ％、Ｂｉが４６．０ｗｔ％の組成比で作製された可溶合金である。
【００５３】
サンプル８はＩｎが９．０ｗｔ％、Ｓｎが４８．０ｗｔ％、Ｂｉが４３．０ｗｔ％の組成比で作製された可溶合金である。
【００５４】
サンプル９はＩｎが６．０ｗｔ％、Ｓｎが５０．０ｗｔ％、Ｂｉが４４．０ｗｔ％の組成比で作製された可溶合金である。
【００５５】
サンプル１０はＩｎが９．０ｗｔ％、Ｓｎが５０．０ｗｔ％、Ｂｉが４１．０ｗｔ％の組成比で作製された可溶合金である。
【００５６】
サンプル１１はＩｎが２．５ｗｔ％、Ｓｎが５５．０ｗｔ％、Ｂｉが４２．５ｗｔ％の組成比で作製された可溶合金である。
【００５７】
これらの各サンプルの実験結果を（表１）に示す。
【００５８】
【表１】
2005129432.tif 000003
【００５９】
（表１）には、各サンプルについての液相化温度、固相化温度、液相−固相温度差分、備考、判定が表記されている。まず、液相化温度判定では液相化温度が、所望の１２８℃〜１３８℃の範囲にあるか否かで判定される。次に、液相−固相温度差分が大きいことやばらつきを加味して、最終的に○、×判定がなされる。また、×の判定がなされたものについては備考において×の判定がなされた理由が記載されている。
【００６０】
（表１）の判定では、液相化温度と差分、さらに溶断ばらつきやその他の問題を加味した上で全てが良好だったサンプルのみが○と判定され、それ以外は×と判定された。この判定の結果から明らかな通り、サンプル２〜サンプル６までが「○」と判定され、これら以外は「×」と判定された。
【００６１】
これらから明らかな通り、サンプル１ではＳｎの組成量が不十分であり、サンプル７〜１０ではＩｎの組成比が高いために液相温度が低すぎ、あるいは液相と固相の温度差が大きすぎるために溶断ばらつきが大きくなるなど、目的とする１２８℃〜１３８℃の溶融温度を有する可溶合金とできない。サンプル１１ではＳｎの組成比が高すぎるために加工性のデメリットが生じている。
【００６２】
実験全体を通じて、１２８℃〜１３８℃においての溶融温度が確認された。Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂｉの３元系組成物による合金において、この組成範囲を特定することで、所望とする１３３℃前後の動作温度をもつ温度ヒューズに最適に用いるための可溶合金を得ることができた。
【００６３】
以上より、本発明に規定するＩｎが０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下、Ｓｎが４３．５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下、残部がＢｉと不可避不純物とした可溶合金であれば目的とする１２８℃〜１３８℃の溶融温度を有する可溶合金を得ることができることが確認された。
【００６４】
（実施の形態２）
図２、図３、図５は本発明の実施の形態２におけるヒューズ部の斜視図である。図４は本発明の実施の形態２におけるヒューズ部の横断面図である。１はヒューズエレメント、２、３は電気端子、４、５は溶着部、６はフラックスである。
【００６５】
ヒューズエレメント１は実施の形態１において説明した可溶合金を用いて製造される。図２においては線状のヒューズエレメント１を例として説明するが、板状のヒューズエレメントや楕円形状のヒューズエレメントなどその形状は種々のものであってもよい。ヒューズエレメント１は後で説明する温度ヒューズにおいて、実際に溶断する部位であり、温度ヒューズの動作温度を決定する部位である。
【００６６】
ヒューズエレメント１の製造の一例としては、所定の組成比率の合金を溶融し、これを筒状の鋳型などに注入させてその後冷却して固体化させる。固体化された筒状の合金を押し出し器などで高圧をかけて線状に押し出して、これを所定の長さに切断することで製造される。
【００６７】
線状のヒューズエレメント１はその両端にリード型の電気端子２、３が接合される。図３に示されるように、電気端子２、３はヒューズエレメント１の両端に溶着部４、５により溶着されて、電気的に接続される。これにより電気端子２、３とヒューズエレメント１とがそれぞれ導電することになる。ここで、電気端子２、３は電気伝導性の有る材料からなり、金属が好ましく、具体的には、鉄、ニッケル、銅、アルミニウム、金、銀、スズから選ばれる少なくとも一つの単体材料もしくはそれら金属材料の合金、或いは前述の材料グループから選ばれる少なくとも一つの単体もしくは合金に材料グループ以外の元素を含有させた金属材料等が使用できる。溶着においては、溶着材となる金属材料などを接合部に載せて、電気端子２、３に電気伝導させてその発熱で溶着材を溶融させて溶着される。図４にはヒューズ部の横断面が表されている。Ｗ１はヒューズエレメント１と電気端子２のそれぞれの中心線の乖離距離、Ｗ２はヒューズエレメント１と電気端子３のそれぞれの中心線の乖離距離を表す。Ｗ１は図４に表されているように一定の長さを持ち、Ｗ２は殆どゼロに近い長さである。
【００６８】
なお、電気端子２、３表面にはめっきが施されているため、可溶合金とめっき面が接する面積が大きいほど溶断を促す効果が高くなるので、ヒューズエレメント１と電気端子２、３との中心を偏移させることが望ましい。
【００６９】
図５にはヒューズエレメント１の周辺にフラックス６が設けられている状態が表されている。使用時において、温度上昇が始まると溶融温度がヒューズエレメント１よりも低いフラックス６が先に溶融をはじめ、その溶融して液化したフラックス６の表面張力により、ヒューズエレメント１が溶断する際の分断をより効果的に実現することが可能となる。フラックス６はロジンなどを主成分とするものが望ましいが、後で述べる温度ヒューズのケースを透過性のある素材にしておいて、中にフラックスが十分に入っているかを確認できるように、色味のあるものでも良い。この場合には、自動画像認識により良品判定などが行え、低コストでの製造検査が可能となるメリットがある。
【００７０】
次に、このヒューズエレメント１をケースに格納した温度ヒューズならびに、ケースの両端を非平行かつ非垂直としたことのメリットについて説明する。
【００７１】
図６は本発明の実施の形態２におけるケースの斜視図であり、図７は本発明の実施の形態２における温度ヒューズの斜視図であり、図８は本発明の実施の形態２におけるケースの開口部の封止工程図、図９は本発明の実施の形態２におけるケース両端を封止した温度ヒューズの斜視図、図１０は本発明の実施の形態２における温度ヒューズの側断面図であり、図１１、図１２は本発明の実施の形態２におけるケースの斜視図であり、図１３は本発明の実施の形態２におけるラジアルタイプの温度ヒューズの斜視図であり、図１４は本発明の実施の形態２におけるラジアルタイプのケースの斜視図である。
【００７２】
８はケースであり、８ａ、８ｂはケース両端の開口部であり、９、１０は封止材、１１はディスペンサ、１２はディスペンサの針先、１３は針先に付着した封止材である。なお、このケース８はその両端から電気端子が伸びるアキシャルタイプのものが表されている。
【００７３】
ケース８の両端は相互に非平行であり、ケース８の長手方向に対して非垂直となっている。すなわちケース８の断面形状は略台形になっており、長手方向を見た場合にはケース８における最長部と最短部とが存在する。ここで、ケース８の両端は図６に示されるように開口部８ａ、８ｂとなっており、開口部８ａ、８ｂからヒューズエレメント１などを挿入し、この開口部８ａ、８ｂを封止することで温度ヒューズが作製される。図７にはケース８内部にヒューズエレメント１、フラックス６、電気端子２、３の一部が収納されている状態が表されている。このときケース８の開口部８ａ、８ｂとなる両端は長手方向に対して斜めの状態になっている。
【００７４】
図８にはケース８の開口部８ａ、８ｂが封止される工程が表されている。ディスペンサ１１は封止材９の吐出装置であって、例えば樹脂などの封止材を吐出して封止する際の作業に用いられるものである。ここで、開口部となるケース８の両端が従来のように垂直であると、ディスペンサ１１の針先１２を横方向から挿入させるような工程で封止材９を開口部に充填する必要があり、作業が行いにくい。更に、針先１２を挿入させて作業するような工程となるため、内部にあるヒューズエレメント１や電気端子２、３との溶着材などに熱的影響を与えるなどの問題も生じる。さらに封止材９、１０の量が多くなってしまい、両端の外側に非常に大量の封止材があふれることになる。ここで、封止材９、１０としては製造工程の容易性やコストなどの問題から樹脂が使われることが多い。この樹脂は熱膨張係数が大きいため、これが大量にあふれてしまうと、使用時に温度が上昇するのに伴いこの樹脂が熱膨張してケースの開口部８ａ、８ｂを押し広げるなどして劣化する問題がある。あるいは電気端子２、３への圧力を生じて、電気端子２、３を劣化させたり、ヒュ
ーズエレメント１との溶着部へストレスが掛かったりするなどの問題がある。
【００７５】
一方、本発明のケース８のように開口部となる両端が斜めとなっている場合には、ディスペンサ１１の針先１２をケース８の長手方向に対して垂直に近いように立てた状態で封止材を吐出することができるようになる。ディスペンサ１１を立てた形態で封止材を充填することができるようになるため、作業もやりやすくなり、製造工程の容易化が達成でき、素子のばらつきもなくなり、低コスト化も実現される。更に、封止材の気泡などの発生も防止できる。
【００７６】
このため、封止材の絶対量も少なくでき、ケース外部に封止材があふれることが少なくなる。ケース外部に封止材が多くあふれている場合には、樹脂などから形成される封止材の熱膨張と収縮を繰り返すことにより、ケース８や電気端子２、３に余分なストレスを与え、溶断性能に悪影響を与えたり、素子劣化を引き起こしたりなどの問題がある。これに対して本発明のように開口部を斜めとした場合には、少ない時間と少ない作業量で封止が終了するため、封止材のあふれが少なくなる。これにより封止材の熱膨張による電気端子２、３、ケース８などに対するストレスも低減でき、溶断性能への悪影響が低下する。勿論、素子劣化もなくなり、温度ヒューズの耐久性が高まる効果もある。
【００７７】
図１０には封止された後の温度ヒューズの側断面図が表されている。Ｌ１はケースの最長部の長さであり、Ｌ２はケースの最短部の長さであり、ケース８の両端面を斜めにしていることでケース８の長手方向に最長部と最短部が形成されることがわかる。Ｋは両端を封止した際の最長部を基準とした封止材１０のはみ出し長さであり、Ｐは同じくケース最長部を基準とした端面から封止材１０がケース内部にもぐりこんだ侵入長である。ここで図１０に表されているようにケース８の両端を斜めとした場合には、両端の外側への封止材のあふれを防止できるので、必ずＰ＞Ｋとできる。このようにＰ＞Ｋとすることで、もっとも熱膨張率の高い封止材の熱膨張での影響を防止でき、素子の劣化などを防止することができるようになる。
【００７８】
図１１に表されているケース１４にはその両端部に切り欠き部１４ａ、１４ｂが設けられている。切欠き部１４ａ、１４ｂが設けられていることで、封止材が開口部の外側に更にあふれにくくなる効果がある。これにより図１０を用いて説明したＰ＞Ｋが更に確実に構成されることになり、樹脂を用いた封止剤の熱膨張による素子に対する悪影響が低減できる。切り下記部１４ａ、１４ｂは図１１のように、ケースの一部に設けられるのが好適である。また、封止材による封止時においては、ディスペンサを当てる向きに切り欠き部１４ａ、１４ｂが存在するようにするのが良い。
【００７９】
図１２はいわゆるラジアルタイプの温度ヒューズのケースが表されている。１５はケースであり１５ａは開口部である。ケース１５はアキシャルタイプのケースであるので、ケース１５の開口部１５ａから二本の電気端子が延びる形態となる。
【００８０】
図１３にはアキシャルタイプのヒューズの内部透視の斜視図が表されている。１６、１７は電気端子であり、開口部から二本とも外部に延伸している。１９は封止材であり、２０ヒューズエレメントでありは実施の形態１で説明された可溶合金から形成され、２１はフラックスであり溶断をより確実にするためにヒューズエレメント２０を覆うようにつけられる。
【００８１】
ケース１５は図１２から明らかな通り、開口部１５ａが斜めに形成されることによりケース１５には最短部Ｍ２と最長部Ｍ１とが生じる。すなわち、ケース１５を側面から見ると略台形となっている。この最短部Ｍ２と最長部Ｍ１とからなる形状のケース１５内部にヒューズエレメント２０などを格納した後に、その開口部１５ａを樹脂などの封止財１９
で封止して温度ヒューズが完成する。
【００８２】
このとき開口部１５ａは図１２にあるように斜めになっている。このため、ディスペンサを用いて封止する際に、開口部１５ａ内部ディスペンサの針先を差し込む必要がなく、上方から針先を当てて短時間で封止することが可能となる。すなわち、封止における作業が非常に容易となり、処理速度も向上させることが可能となる。従来のように、斜めではなく水平の開口部である場合には、これを封止するために、ディスペンサの針先を開口部内部に差し込んで、満遍なく樹脂をいきわたらせるように時間をかけて処理する必要があった。このため、樹脂がケース外側にあふれ、樹脂の熱膨張による問題が生じることもある。
【００８３】
図１４には別の形態のラジアルタイプのケースが表されている。２２はケースであり、２２ａが開口部である。開口部２２ａは段差式となっており、やはりケース２２には最短部Ｍ２と最長部Ｍ１が存在する。従来のような直方体や立方体に近いケース形状とは異なるものである。
【００８４】
図１４のように、段差形状の開口部２２ａとした場合でも、ディスペンサを用いて封止する際には、ディスペンサの針先を開口部２２ａ内部に差し込む必要がなく、外部から容易に樹脂を当てて封じることが可能である。このため、封止材の熱膨張による悪影響も低減でき、封止に要する時間も短縮が可能である。
【００８５】
以上のように、温度ヒューズにおけるケースの形状を最短部と最長部をもつ、ある側面から見た場合に略台形状となるように設定することで開口部の封止作業が容易となり作業時間の短縮化が可能となる。結果として封止精度が向上し歩留まりの向上による性能の向上、およびコストの低減が実現される。更に、ケース外部などでの封止材の余分なあふれがなくなり、樹脂などで作られる封止剤の熱膨張によるケースや電気端子などに対するストレスも低減でき、溶断性能への悪影響や素子劣化などを防止した、耐久性の高い温度ヒューズが実現され、実施の形態１で説明した可溶合金により、充電器やアダプタに最適な１３３℃前後で動作する温度ヒューズを得ることができる。
【００８６】
また、以上はいわゆるアキシャルタイプとラジアルタイプの温度ヒューズについて主に説明したが、基板フィルムと、この基板フィルムの上に設けられた一対の電気端子と、電気端子にまたがって設けられた実施の形態１で説明された可溶合金からなるヒューズエレメントと、カバーフィルムとから構成される薄型の温度ヒューズであっても同様である。この場合においても、実施の形態１で説明した可溶合金を用いることで、電源やアダプタなどに最適な１３３℃前後の動作温度を有する温度ヒューズを構成することが可能となり、例えばパック電池などに装着するのに最適な温度ヒューズとなる。勿論、これら以外であっても、例えば照明機器、こたつなどの電熱装置、温度上昇の激しい測定器などの種々の電気機器に適用が可能な温度ヒューズである。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
４３．５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下のＳｎと、０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下のＩｎを含み、残部がＢｉと不可避的な不純物とからなることを特徴とする可溶合金によるヒューズエレメントと、最短部と最長部が存在するケースを用いた温度ヒューズにより、１３３℃前後で動作し、歩留まりと耐久性の高い温度ヒューズなどに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の実施の形態１における３元組成図
【図２】本発明の実施の形態２におけるヒューズ部の斜視図
【図３】本発明の実施の形態２におけるヒューズ部の斜視図
【図４】本発明の実施の形態２におけるヒューズ部の横断面図
【図５】本発明の実施の形態２におけるヒューズ部の斜視図
【図６】本発明の実施の形態２におけるケースの斜視図
【図７】本発明の実施の形態２における温度ヒューズの斜視図
【図８】本発明の実施の形態２におけるケースの開口部の封止工程図
【図９】本発明の実施の形態２におけるケース両端を封止した温度ヒューズの斜視図
【図１０】本発明の実施の形態２における温度ヒューズの側断面図
【図１１】本発明の実施の形態２におけるケースの斜視図
【図１２】本本発明の実施の形態２におけるケースの斜視図
【図１３】本発明の実施の形態２におけるラジアルタイプの温度ヒューズの斜視図
【図１４】本発明の実施の形態２におけるラジアルタイプのケースの斜視図
【図１５】従来の技術におけるアキシャルタイプの温度ヒューズの断面図
【図１６】従来の技術におけるラジアルタイプの温度ヒューズの斜視図
【符号の説明】
【００８９】
１、２０    ヒューズエレメント
２、３    電気端子
４、５    溶着部
６、２１    フラックス
８    ケース
８ａ、８ｂ    開口部
９、１０    封止材
１１    ディスペンサ
１２    針先
１３    封止材
１４、２２    ケース
１４ａ、１４ｂ    切り欠き部
１５    ケース
１５ａ、２２ａ    開口部
１６、１７    電気端子
１９    封止材
１００    温度ヒューズ
１０１    ケース
１０２    ヒューズエレメント
１０３    フラックス
１０４    電気端子
１０５    封止材
１０６    温度ヒューズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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